La cella solare utilizzata nell'alzacristallo ha una durata di 30 anni

L'energia solare è la forma di energia più economica prodotta dall'umanità dalla Rivoluzione Industriale. Utilizzando questi dispositivi sulle finestre, il tuo edificio diventa una centrale elettrica.

Sebbene il silicio sia ancora il re dell'efficienza dei pannelli solari, non è trasparente. Per i pannelli solari compatibili con le finestre, i ricercatori hanno esplorato materiali organici oa base di carbonio. La sfida che deve affrontare il team Forrest è come impedire che i materiali di conversione della luce organica molto efficienti si degradino rapidamente durante l'uso.

I vantaggi e gli svantaggi di questi materiali risiedono nelle molecole che trasportano gli elettroni fotogenerati agli elettrodi, i punti di ingresso dei circuiti che utilizzano o immagazzinano l'energia solare. Questi materiali sono spesso indicati come"recettori non fullerenici" per distinguerli dai più robusti ma meno efficienti"recettori fullerenici" realizzato in rete di carbonio su scala nanometrica. Le celle solari realizzate con accettori non fullerenici drogati con zolfo possono raggiungere un'efficienza del 18% equivalente al silicio, ma la loro durata non è lunga.

& quot;I recettori non fullerenici hanno un'efficienza molto elevata, ma contengono legami deboli che si dissociano facilmente sotto fotoni ad alta energia, specialmente fotoni ultravioletti [ultravioletti] che sono comuni alla luce solare," Li Yongxi, assistente ricercatore in ingegneria elettrica e informatica presso l'Università del Michigan. Autore del documento Nature Communications.

Studiando la natura degradata di quelle celle solari non protette, il team si è reso conto che hanno bisogno di supporto solo in pochi punti. Innanzitutto, devono bloccare i raggi ultravioletti. A tal fine, hanno aggiunto uno strato di ossido di zinco, un comune ingrediente per la protezione solare, sul lato del vetro rivolto verso il sole.

Lo strato più sottile di ossido di zinco vicino all'area che assorbe la luce aiuta a condurre gli elettroni generati dal sole all'elettrodo. Sfortunatamente, ha anche distrutto il fragile assorbitore di luce, quindi il team ha aggiunto uno strato di materiale a base di carbonio chiamato IC-SAM come tampone.

Inoltre, gli elettrodi che disegnano caricati positivamente"fori" (essenzialmente lo spazio lasciato libero dagli elettroni) nel circuito può anche reagire con assorbitori di luce. Per proteggere quel lato, hanno aggiunto un altro strato tampone, che è un fullerene a forma di pallone da calcio.

Il team ha quindi testato le loro nuove difese sotto la luce solare simulata di intensità variabile, dalla luce tipica di 1 sole a 27 soli e temperature fino a 150 gradi Fahrenheit. Studiando come le prestazioni diminuiscono in queste condizioni, il team ha dedotto che le celle solari possono ancora funzionare all'80% di efficienza dopo 30 anni.

Forrest vede il futuro di questi dispositivi"provenire da una finestra vicino a te." Il suo team ha aumentato la trasparenza del modulo al 40%. Credono di poter avvicinarsi al 60% di trasparenza.

Stanno anche lavorando per aumentare l'efficienza dal 10% raggiunto nel modulo traslucido del rapporto a quasi il 15% che si ritiene sia possibile con un'elevata trasparenza. Poiché il materiale può essere trasformato in liquido, il costo di produzione dovrebbe essere relativamente basso.